आपूर्ति शृङ्खला भित्र गहिरो रूपमा, केही जादुगरहरूले बालुवालाई उत्तम हीरा-संरचित सिलिकन क्रिस्टल डिस्कमा परिणत गर्छन्, जुन सम्पूर्ण अर्धचालक आपूर्ति शृङ्खलाको लागि आवश्यक छन्। तिनीहरू अर्धचालक आपूर्ति शृङ्खलाको भाग हुन् जसले "सिलिकन बालुवा" को मूल्य लगभग एक हजार गुणा बढाउँछ। समुद्र तटमा तपाईंले देख्नुहुने हल्का चमक सिलिकन हो। सिलिकन भंगुरता र ठोस जस्तो धातु (धातु र गैर-धातु गुणहरू) भएको जटिल क्रिस्टल हो। सिलिकन जताततै छ।
सिलिकन पृथ्वीमा अक्सिजन पछि दोस्रो सबैभन्दा सामान्य पदार्थ हो, र ब्रह्माण्डमा सातौं सबैभन्दा सामान्य पदार्थ हो। सिलिकन एक अर्धचालक हो, जसको अर्थ यसमा कन्डक्टरहरू (जस्तै तामा) र इन्सुलेटरहरू (जस्तै गिलास) बीच विद्युतीय गुणहरू छन्। सिलिकन संरचनामा थोरै मात्रामा विदेशी परमाणुहरूले यसको व्यवहार मौलिक रूपमा परिवर्तन गर्न सक्छन्, त्यसैले अर्धचालक-ग्रेड सिलिकनको शुद्धता आश्चर्यजनक रूपमा उच्च हुनुपर्छ। इलेक्ट्रोनिक-ग्रेड सिलिकनको लागि स्वीकार्य न्यूनतम शुद्धता ९९.९९९९९९% हो।
यसको अर्थ प्रत्येक दस अर्ब परमाणुको लागि एउटा मात्र गैर-सिलिकन परमाणुलाई अनुमति छ। राम्रो पिउने पानीले ४ करोड गैर-पानी अणुहरूलाई अनुमति दिन्छ, जुन अर्धचालक-ग्रेड सिलिकन भन्दा ५ करोड गुणा कम शुद्ध छ।
ब्ल्याङ्क सिलिकन वेफर निर्माताहरूले उच्च-शुद्धता सिलिकनलाई उत्तम एकल-क्रिस्टल संरचनाहरूमा रूपान्तरण गर्नुपर्छ। यो उपयुक्त तापक्रममा पग्लिएको सिलिकनमा एकल मदर क्रिस्टल परिचय गराएर गरिन्छ। मदर क्रिस्टल वरिपरि नयाँ छोरी क्रिस्टलहरू बढ्न थालेपछि, पग्लिएको सिलिकनबाट सिलिकन इन्गट बिस्तारै बन्छ। यो प्रक्रिया ढिलो छ र एक हप्ता लाग्न सक्छ। समाप्त सिलिकन इन्गटको तौल लगभग १०० किलोग्राम हुन्छ र यसले ३,००० भन्दा बढी वेफरहरू बनाउन सक्छ।
वेफरहरूलाई धेरै मसिनो हीराको तार प्रयोग गरेर पातलो स्लाइसमा काटिन्छ। सिलिकन काट्ने उपकरणहरूको शुद्धता धेरै उच्च छ, र अपरेटरहरूलाई निरन्तर निगरानी गर्नुपर्छ, नत्र तिनीहरूले आफ्नो कपालमा मूर्खतापूर्ण कामहरू गर्न उपकरणहरू प्रयोग गर्न थाल्नेछन्। सिलिकन वेफरको उत्पादनको संक्षिप्त परिचय धेरै सरलीकृत गरिएको छ र प्रतिभाशालीहरूको योगदानलाई पूर्ण रूपमा श्रेय दिँदैन; तर यसले सिलिकन वेफर व्यवसायको गहिरो बुझाइको लागि पृष्ठभूमि प्रदान गर्ने आशा गरिएको छ।
सिलिकन वेफर्सको आपूर्ति र माग सम्बन्ध
सिलिकन वेफर बजारमा चार कम्पनीहरूको प्रभुत्व छ। लामो समयदेखि, बजार आपूर्ति र माग बीचको नाजुक सन्तुलनमा रहेको छ।
२०२३ मा अर्धचालक बिक्रीमा आएको गिरावटले बजारलाई अत्यधिक आपूर्तिको अवस्थामा पुर्याएको छ, जसले गर्दा चिप निर्माताहरूको आन्तरिक र बाह्य सूची उच्च छ। यद्यपि, यो केवल एक अस्थायी अवस्था हो। बजार पुन: प्राप्ति हुँदै जाँदा, उद्योग चाँडै क्षमताको किनारमा फर्कनेछ र एआई क्रान्तिले ल्याएको अतिरिक्त माग पूरा गर्नुपर्नेछ। परम्परागत CPU-आधारित वास्तुकलाबाट द्रुत कम्प्युटिङमा संक्रमणले सम्पूर्ण उद्योगमा प्रभाव पार्नेछ, किनकि यद्यपि, यसले अर्धचालक उद्योगको कम-मूल्य खण्डहरूमा प्रभाव पार्न सक्छ।
ग्राफिक्स प्रशोधन एकाइ (GPU) आर्किटेक्चरहरूलाई बढी सिलिकन क्षेत्र चाहिन्छ।
कार्यसम्पादनको माग बढ्दै जाँदा, GPU निर्माताहरूले GPU हरूबाट उच्च कार्यसम्पादन प्राप्त गर्न केही डिजाइन सीमितताहरू पार गर्नुपर्छ। स्पष्ट रूपमा, चिपलाई ठूलो बनाउनु उच्च कार्यसम्पादन प्राप्त गर्ने एउटा तरिका हो, किनकि इलेक्ट्रोनहरू विभिन्न चिपहरू बीच लामो दूरी यात्रा गर्न मन पराउँदैनन्, जसले कार्यसम्पादनलाई सीमित गर्दछ। यद्यपि, चिपलाई ठूलो बनाउनको लागि एक व्यावहारिक सीमा छ, जसलाई "रेटिना सीमा" भनिन्छ।
लिथोग्राफी सीमाले अर्धचालक निर्माणमा प्रयोग हुने लिथोग्राफी मेसिनमा एकै चरणमा उजागर गर्न सकिने चिपको अधिकतम आकारलाई जनाउँछ। यो सीमा लिथोग्राफी उपकरणको अधिकतम चुम्बकीय क्षेत्र आकार, विशेष गरी लिथोग्राफी प्रक्रियामा प्रयोग हुने स्टेपर वा स्क्यानर द्वारा निर्धारण गरिन्छ। नवीनतम प्रविधिको लागि, मास्क सीमा सामान्यतया 858 वर्ग मिलिमिटरको आसपास हुन्छ। यो आकार सीमा धेरै महत्त्वपूर्ण छ किनभने यसले एकल एक्सपोजरमा वेफरमा ढाँचा गर्न सकिने अधिकतम क्षेत्र निर्धारण गर्दछ। यदि वेफर यो सीमा भन्दा ठूलो छ भने, वेफरलाई पूर्ण रूपमा ढाँचा गर्न धेरै एक्सपोजरहरू आवश्यक पर्नेछ, जुन जटिलता र पङ्क्तिबद्धता चुनौतीहरूको कारणले ठूलो उत्पादनको लागि अव्यावहारिक छ। नयाँ GB200 ले कण आकार सीमाहरू भएका दुई चिप सब्सट्रेटहरूलाई सिलिकन इन्टरलेयरमा संयोजन गरेर यो सीमा पार गर्नेछ, एक सुपर-पार्टिकल-लिमिटेड सब्सट्रेट बनाउँछ जुन दोब्बर ठूलो हुन्छ। अन्य कार्यसम्पादन सीमाहरू मेमोरीको मात्रा र त्यो मेमोरीको दूरी (अर्थात् मेमोरी ब्यान्डविथ) हुन्। नयाँ GPU आर्किटेक्चरहरूले दुई GPU चिपहरूसँग एउटै सिलिकन इन्टरपोजरमा स्थापित स्ट्याक्ड हाई-ब्यान्डविथ मेमोरी (HBM) प्रयोग गरेर यो समस्या पार गर्छन्। सिलिकन दृष्टिकोणबाट, HBM को समस्या यो हो कि उच्च ब्यान्डविथको लागि आवश्यक उच्च-समानान्तर इन्टरफेसको कारणले गर्दा सिलिकन क्षेत्रको प्रत्येक बिट परम्परागत DRAM भन्दा दोब्बर हुन्छ। HBM ले प्रत्येक स्ट्याकमा तर्क नियन्त्रण चिप पनि एकीकृत गर्दछ, सिलिकन क्षेत्र बढाउँछ। एक मोटामोटी गणनाले देखाउँछ कि 2.5D GPU आर्किटेक्चरमा प्रयोग गरिएको सिलिकन क्षेत्र परम्परागत 2.0D आर्किटेक्चरको भन्दा 2.5 देखि 3 गुणा छ। पहिले उल्लेख गरिएझैं, फाउन्ड्री कम्पनीहरू यो परिवर्तनको लागि तयार नभएसम्म, सिलिकन वेफर क्षमता फेरि धेरै कडा हुन सक्छ।
सिलिकन वेफर बजारको भविष्यको क्षमता
अर्धचालक उत्पादनको तीन नियममध्ये पहिलो नियम भनेको सबैभन्दा कम रकम उपलब्ध हुँदा सबैभन्दा धेरै पैसा लगानी गर्नु पर्छ। यो उद्योगको चक्रीय प्रकृतिको कारणले हो, र अर्धचालक कम्पनीहरूलाई यो नियम पालना गर्न गाह्रो हुन्छ। चित्रमा देखाइएझैं, धेरैजसो सिलिकन वेफर निर्माताहरूले यस परिवर्तनको प्रभावलाई पहिचान गरेका छन् र विगत केही त्रैमासिकहरूमा आफ्नो कुल त्रैमासिक पूँजीगत खर्च लगभग तीन गुणा बढाएका छन्। कठिन बजार अवस्थाको बावजुद, यो अझै पनि छ। अझ रोचक कुरा के छ भने यो प्रवृत्ति लामो समयदेखि चलिरहेको छ। सिलिकन वेफर कम्पनीहरू भाग्यशाली छन् वा अरूलाई थाहा नभएको कुरा थाहा छ। अर्धचालक आपूर्ति श्रृंखला एक समय मेसिन हो जसले भविष्यको भविष्यवाणी गर्न सक्छ। तपाईंको भविष्य अरू कसैको विगत हुन सक्छ। हामीले सधैं जवाफ नपाउँदा पनि, हामी लगभग सधैं सार्थक प्रश्नहरू पाउँछौं।
पोस्ट समय: जुन-१७-२०२४